TNO en Vitens hebben de microbiologie van water in kaart gebracht en ontdekten dat elke waterbron een unieke vingerafdruk heeft.

Enkele jaren geleden kwamen er bij TNO twee flessen mineraalwater binnen die verschillend smaakten. Qua samenstelling kon niemand een verschil vinden, dus bekeken ze de bacteriën in het water. De micro-organismen bleken de smaak te beïnvloeden.

Hooiberg

TNO en Vitens bundelden de krachten om verder uit te zoeken welke bacteriën in water zitten, en of dit de waterkwaliteit beïnvloedt. ‘We kunnen met de huidige technieken maar naar een beperkt aantal aspecten kijken’, zegt Bendert de Graaf, onderzoeker bij Vitens. ‘In plaats van naar de speld in de hooiberg te zoeken, willen we graag de hele hooiberg bekijken.’
Om dat voor elkaar te krijgen verzamelden de onderzoekers water uit 32 waterbronnen, waterzuiveringsinstallaties en leidingen. Dit filterden en concentreerden ze om de micro-organismen te isoleren. Volgens De Graaf is concentreren essentieel. ‘Er zitten altijd micro-organismen in het water, maar je moet wel grotere volumes filteren om niet in de ruis te meten.’

‘Iedere waterbron heeft zijn eigen vingerafdruk’

Om vervolgens een vingerafdruk te bepalen, maakten de onderzoekers gebruik van het feit dat alle micro-organismen het 16s rDNA gen hebben. De DNA-volgorde van dit gen is grotendeels sterk gelijk gebleven. ‘Wij richten onze PCR-primers op het gelijk gebleven gebied,’ legt TNO-onderzoeker Frank Schuren uit. ‘Dan hebben we in een keer het DNA van vrijwel alle bacteriën te pakken.’
Van al dit DNA sequensen de onderzoekers alleen de variabele gebieden van het 16s rDNA-gen. ‘Die variabele gebieden zijn bij elk micro-organisme anders, dus die kunnen we naast een database leggen en zo kijken welke bacteriën er allemaal in het water voorkomen’, zegt Schuren.

10.000 bacteriesoorten

Uiteindelijk vonden de onderzoekers meer dan 10.000 bacteriesoorten. De Graaf. ‘Iedere waterbron heeft zijn eigen vinger­afdruk.’ 90 % van de bacteriën komt overal voor, maar in de overige 10 % vind je duidelijke verschillen. Die vingerafdruk blijkt niet te veranderen: tijdens de reis van de zuivering naar de kraan blijft de vingerafdruk gelijk.
Deze techniek kan de huidige analysemethodes flink verbeteren, denkt Schuren: ‘De micro-organismen reageren vaak heel gevoelig op veranderingen in hun omgeving. Je kunt dus makkelijker zien of er iets mis is en snel actie ondernemen.’ Bovendien is het goedkoper dan de bacteriekweek als je veel monsters wilt analyseren. ‘Kweekjes moet je achter elkaar uitvoeren, maar sequensen kan parallel. Dat gaat veel sneller en kost uiteindelijk minder’, vertelt De Graaf. Het zou mooi zijn als je bij een verandering meteen weet welke chemicaliën voor deze verstoring zorgen. Daarom doet Vitens in samenwerking met Wetsus vervolgonderzoek. De Graaf: ‘We proberen nu de biologische vingerafdruk te linken aan de chemische samenstelling.’

Op gevoel

Met de vingerafdrukken kan Vitens veranderingen in de waterkwaliteit snel opmerken en ook de waterzuiveringsinstallaties verbeteren. ‘We vervangen de filters in de installaties nu periodiek, een beetje op gevoel en met beperkte chemische data’, vertelt De Graaf. ‘Met deze techniek kunnen we dat optimaliseren.’
Vitens moet nog wel wat stappen zetten om de techniek te automatiseren. De bacteriën verzamelen en concentreren gaat al automatisch, maar de rest nog niet. Bovendien zijn er nog aardig wat regels die directe toepassing van deze techniek verhinderen. ‘Wij analyseren het water nu zoals de wet voorschrijft’, zegt De Graaf. ‘Dus dat kunnen we niet zomaar veranderen.’